Мониторинг парниковых газов
Мониторинг парниковых газов – это прямое измерение выбросов парниковых газов и уровней . Существует несколько различных методов измерения концентрации углекислого газа в атмосфере , включая инфракрасный анализ и манометрию . Метан и закись азота измеряются другими приборами. Парниковые газы измеряются из космоса , например, с помощью Орбитальной углеродной обсерватории и сетей наземных станций, таких как Интегрированная система наблюдения за углеродом .
Методология
[ редактировать ]Мониторинг углекислого газа
[ редактировать ]Манометрия
[ редактировать ]Манометрия является ключевым инструментом измерения содержания углекислого газа в атмосфере , поскольку сначала измеряется объем, температура и давление определенного количества сухого воздуха. Пробу воздуха сушат, пропуская через несколько ловушек с сухим льдом , а затем собирая в пятилитровую емкость. Температура измеряется термометром, а давление рассчитывается с помощью манометра . Затем жидкий азот добавляется , в результате чего углекислый газ конденсируется и становится измеряемым по объему. [1] Закон идеального газа имеет точность до 0,3% в условиях такого давления.
Инфракрасный газоанализатор
[ редактировать ]Инфракрасные анализаторы использовались в обсерватории Мауна-Лоа и в Океанографическом институте Скриппса в период с 1958 по 2006 год. ИК-анализаторы работают, прокачивая неизвестный образец сухого воздуха через ячейку длиной 40 см. Эталонная ячейка содержит сухой углекислого газа . воздух, не содержащий [1] Светящаяся нихромовая нить излучает широкополосное ИК-излучение , которое разделяется на два луча и проходит через газовые ячейки. Углекислый газ поглощает часть излучения , позволяя большему количеству излучения, проходящего через эталонную ячейку, достигать детектора, чем излучения, проходящего через ячейку для образца. Данные собираются на ленточном самописце. Концентрацию диоксида углерода в образце определяют количественно путем калибровки стандартным газом с известным содержанием диоксида углерода . [1]
Титриметрия
[ редактировать ]Титриметрия — еще один метод измерения углекислого газа в атмосфере , который впервые был использован скандинавской группой на 15 различных наземных станциях. Они начали пропускать пробу воздуха объемом 100,0 мл через раствор гидроксида бария, содержащий индикатор крезолфталеин . [1]
Мониторинг газа метана
[ редактировать ]Лидар дифференциального поглощения
[ редактировать ]с разрешением по дальности Инфракрасный лидар дифференциального поглощения (DIAL) — это средство измерения выбросов метана из различных источников, включая действующие и закрытые свалки. [2] DIAL выбросов выполняет вертикальное сканирование над источниками метана , а затем пространственно разделяет снимки для точного измерения метана из отдельных источников. Измерение выбросов метана является важнейшим аспектом исследований изменения климата , поскольку метан является одним из наиболее опасных видов газообразных углеводородов . [2]
Мониторинг закиси азота
[ редактировать ]Эксперимент по химии атмосферы – спектрометр с преобразованием Фурье (ACE-FTS)
[ редактировать ]Закись азота является одним из наиболее известных антропогенных озоноразрушающих газов в атмосфере. [3] Он выбрасывается в атмосферу в основном из природных источников, таких как почва и камни, а также в результате антропогенных процессов, таких как сельское хозяйство. Атмосферная закись азота также создается в атмосфере как продукт реакции между азотом и электронно-возбужденным озоном в нижней термосфере .
Спектрометр с преобразованием Фурье для эксперимента по химии атмосферы ( ACE-FTS ) — это инструмент, используемый для измерения концентрации закиси азота в верхней и нижней тропосфере . Этот прибор, прикрепленный к канадскому спутнику SCISAT , показал, что закись азота присутствует во всей атмосфере в любое время года, в первую очередь из-за осадков энергичных частиц. [3] Измерения, проведенные прибором, показывают, что разные реакции создают закись азота в нижней термосфере, чем в средней и верхней мезосфере . ACE -FTS является важнейшим ресурсом для прогнозирования будущего разрушения озона в верхних слоях стратосферы путем сравнения различных способов выброса закиси азота в атмосферу. [3]
Спутниковый мониторинг
[ редактировать ]Орбитальная углеродная обсерватория (ОСО, ОСО-2, ОСО-3)
[ редактировать ]Орбитальная углеродная обсерватория (OCO) была впервые запущена в феврале 2009 года, но была потеряна из-за неудачного запуска. [4] Спутник Орбитальная был снова запущен в 2014 году, на этот раз под названием « углеродная обсерватория-2» , его предполагаемый срок службы составит около двух лет. Аппарат использует спектрометры для проведения 24 углекислого газа измерений концентрации в атмосфере Земли в секунду . [5] Измерения, проведенные OCO-2, могут быть использованы для глобальных атмосферных моделей и позволят ученым определять местонахождение источников углерода , когда его данные будут сопоставлены с характером ветра . Орбитальная углеродная обсерватория-3 работает с Международной космической станции (МКС). [4]
Спутник для наблюдения за парниковыми газами (GOSat)
[ редактировать ]Спутниковые наблюдения обеспечивают точные показания концентрации углекислого газа и метана для краткосрочных и долгосрочных целей, чтобы обнаружить изменения с течением времени. [6] Целью этого спутника , выпущенного в январе 2009 года, является мониторинг углекислого газа и метана в атмосфере, а также выявление их источников. [6] GOSat — это проект трех основных организаций: Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), Министерства окружающей среды (MOE) и Национального института экологических исследований (NIES). [6]
Наземные станции
[ редактировать ]Интегрированная система наблюдения за выбросами углерода (ICOS)
[ редактировать ]Интегрированная система наблюдения за выбросами углерода была создана в октябре 2015 года в Хельсинки, Финляндия, как Европейский консорциум исследовательской инфраструктуры (ERIC) . [7] Основной задачей ICOS является создание Исследовательской инфраструктуры Интегрированной системы наблюдения за выбросами углерода (ICOS RI), которая облегчает исследования выбросов парниковых газов , их поглотителей и их причин. ICOS ERIC стремится связать свои собственные исследования с другими исследованиями выбросов парниковых газов для создания последовательных информационных продуктов и продвижения образования и инноваций . [7]
См. также
[ редактировать ]- Учет выбросов углерода
- Инвентаризация парниковых газов
- Инфракрасный газоанализатор
- Обсерватория горы Лоа
- Кривая Килинга
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Общественный мониторинг выбросов парниковых газов Climate Trace ожидается с середины 2021 года
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д Харрис, Дэниел К. (2010). «Чарльз Дэвид Килинг и история измерений CO2 в атмосфере». Аналитическая химия . 82 (19): 7865–7870. дои : 10.1021/ac1001492 . ISSN 0003-2700 . ПМИД 20536268 .
- ^ Перейти обратно: а б Инноченти, Фабрицио; Робинсон, Род; Гардинер, Том; Финлейсон, Эндрю; Коннор, Энди (2017). «Измерения выбросов метана на свалках с помощью лидара дифференциального поглощения (DIAL)» . Дистанционное зондирование . 9 (9): 953. Бибкод : 2017RemS....9..953. . дои : 10.3390/rs9090953 .
- ^ Перейти обратно: а б с Шиз, Патрик Э.; Уокер, Кейли А.; Бун, Крис Д.; Бернат, Питер Ф.; Функе, Бернд (2016). «Закись азота в атмосфере: первые измерения источника из нижних термосфер» . Письма о геофизических исследованиях . 43 (6): 2866–2872. Бибкод : 2016GeoRL..43.2866S . дои : 10.1002/2015gl067353 . ISSN 0094-8276 . Архивировано из оригинала 27 апреля 2019 г. Проверено 24 июля 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б «ОСО 1, 2 (ЭССП 5)» . space.skyrocket.de . Архивировано из оригинала 16 ноября 2018 г. Проверено 16 ноября 2018 г.
- ^ Команда, Кэрол Расмуссен, Новости науки о Земле НАСА. «ОСО-2 НАСА привносит новый акцент в глобальный углерод – Изменение климата: жизненно важные признаки планеты» . Изменение климата: жизненно важные признаки планеты . Архивировано из оригинала 20 апреля 2018 г. Проверено 16 ноября 2018 г.
{{cite news}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б с Кузе, Акихико; Суто, Хироши; Накадзима, Масакацу; Хамазаки, Такаши (2009). «Тепловой и ближний инфракрасный датчик для наблюдения за углеродом Фурье-спектрометр на спутнике наблюдения парниковых газов для мониторинга парниковых газов» . Прикладная оптика . 48 (35): 6716–33. Бибкод : 2009ApOpt..48.6716K . дои : 10.1364/AO.48.006716 . ПМИД 20011012 . Архивировано из оригинала 20 ноября 2021 г. Проверено 14 ноября 2018 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Решение Комиссии (ЕС) 2015/2097 от 26 октября 2015 года о создании Европейского консорциума исследовательской инфраструктуры Интегрированной системы наблюдения за выбросами углерода (ICOS ERIC)» . eur-lex.europa.eu . 26 октября 2018 г. Архивировано из оригинала 20 ноября 2018 г. Проверено 19 ноября 2018 г.